王嬈芬 張莉萍 吳健珍 徐冬梅 童東兵 劉 燁 段倩倩/上海工程技術(shù)大學(xué)電子電氣工程學(xué)院

《微控制器應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)》教學(xué)改革

王嬈芬 張莉萍 吳健珍 徐冬梅 童東兵 劉 燁 段倩倩/上海工程技術(shù)大學(xué)電子電氣工程學(xué)院

為了提高微控制器應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，本文對該課程的教學(xué)方法和模式進(jìn)行了探討，首先分析了現(xiàn)階段微控制器應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中存在的問題，然后結(jié)合行業(yè)和學(xué)生自身發(fā)展需求，積極探索有效的教學(xué)方法，優(yōu)化教學(xué)資源，提出了教學(xué)方法改革，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自主性，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識。

微控制器；實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)改革

一、引言

自動控制領(lǐng)域中微控制器誕生于20世紀(jì)70年代，經(jīng)過40多年的發(fā)展，其成本越來越低，性能越來越強(qiáng)大，應(yīng)用越來越廣泛，遍及各個(gè)領(lǐng)域，包括工業(yè)控制與自動化、電機(jī)控制、條碼閱讀、消費(fèi)類電子、樓宇安全與門禁控制等。微控制器憑借其優(yōu)異的性能、廣泛的應(yīng)用范圍，已經(jīng)成為了理工科相關(guān)專業(yè)的學(xué)生必須熟練掌握的專業(yè)技能。

《微控制器應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)》是自動化專業(yè)的集中實(shí)踐類課程之一。自動化專業(yè)的學(xué)生在前期已經(jīng)學(xué)習(xí)了自動控制理論、單片機(jī)、電力電子技術(shù)等相關(guān)理論和知識，已經(jīng)基本掌握了微控制器、各類電子元器件等的原理，在本課程中，學(xué)生將學(xué)習(xí)如何應(yīng)用已學(xué)的理論知識來設(shè)計(jì)微控制電路。本課程實(shí)踐性非常強(qiáng)，要求學(xué)生能夠?qū)⒗碚摵蛯?shí)踐有機(jī)結(jié)合，真正掌握、應(yīng)用已學(xué)知識。

本文第二部分將介紹微控制器應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，第三部分提出對本門課程的改革方法，第四部分進(jìn)行總結(jié)。

二、微控制器應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

隨著電子科技的蓬勃發(fā)展，新型元器件層出不窮，微控制電路變得越來越復(fù)雜，電路的設(shè)計(jì)工作已經(jīng)無法單純依靠手工來完成，電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已經(jīng)成為必然趨勢，越來越多的設(shè)計(jì)人員使用快捷、高效的設(shè)計(jì)軟件來進(jìn)行輔助電路原理圖、印制電路板圖的設(shè)計(jì)，從而能夠方便修改設(shè)計(jì)電路，進(jìn)行仿真分析，以獲得最佳設(shè)計(jì)效果。

本實(shí)驗(yàn)課程以Altium Designer軟件為工具，結(jié)合基礎(chǔ)理論知識，開展微控制器電路的繪制、調(diào)試、設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)。這套軟件通過把原理圖設(shè)計(jì)、電路仿真、PCB繪制編輯、拓?fù)溥壿嬜詣硬季€、信號完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)的融合，設(shè)計(jì)者可以輕松進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，熟練使用該軟件可以提高本科生的工程實(shí)踐能力，提升本科生的就業(yè)優(yōu)勢。

目前，本課程以微控制電路為對象進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生熟練掌握Altium Designer設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)微控制電路，提高學(xué)生動手能力。但目前本課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要圍繞軟件的基本操作進(jìn)行，其重點(diǎn)在于讓學(xué)生熟練掌握軟件設(shè)計(jì)技巧。已有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要是基礎(chǔ)驗(yàn)證和綜合設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)，沒有研究創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)。在教學(xué)方法上，是以老師講授軟件操作，學(xué)生跟學(xué)的方式。課程結(jié)束后，學(xué)生雖然能夠獨(dú)立繪制給定的電路，并設(shè)計(jì)出PCB板，但不具備根據(jù)任務(wù)需求，自主設(shè)計(jì)電路的能力。

因此，非常有必要進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)改革，改變實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及教學(xué)方法等，提高設(shè)計(jì)創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的比例，讓學(xué)生能夠自主設(shè)計(jì)小型的微控制電路，使學(xué)生真正能夠?qū)W以致用，能夠用于將來的科研設(shè)計(jì)或解決實(shí)際工程問題。本次教學(xué)改革旨在提高實(shí)踐課程教學(xué)質(zhì)量，提高本課程的綜合性和創(chuàng)新性，提升學(xué)生的實(shí)際動手能力。

三、微控制器應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

1.調(diào)整實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

微控制器是在自動控制技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，而在科技高速發(fā)展的今天，微控制器也不斷推陳出新，運(yùn)行速度越來越快，功能也越來越強(qiáng)大。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)以新產(chǎn)品、新知識為基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)能夠激發(fā)學(xué)生自主思考、搜索資料、設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)。因此，在授課之前，應(yīng)多方面查找相關(guān)資料，在保證實(shí)驗(yàn)內(nèi)容前沿性和先進(jìn)性的同時(shí)，制訂合理的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中應(yīng)包含少部分的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，從而使學(xué)生熟練掌握軟件的使用方法和技巧。而大部分的內(nèi)容應(yīng)為綜合型、設(shè)計(jì)型、創(chuàng)新型的項(xiàng)目，從而培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力和創(chuàng)新能力，為將來的工程實(shí)踐、競賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)等做好準(zhǔn)備。

2.改進(jìn)教學(xué)方法，開展引導(dǎo)式、案例式教學(xué)

以往的教學(xué)方式，是以教師指導(dǎo)為主。教師會一步一步講解軟件的操作方式、電路中元器件的放置和設(shè)計(jì)原理、PCB板的制作等。這樣的教學(xué)方式，使得本實(shí)驗(yàn)課程的重心偏移，學(xué)生主要學(xué)習(xí)到的是軟件的操作方式，而不是微控制器的應(yīng)用和設(shè)計(jì)方法，達(dá)不到本課程應(yīng)有的教學(xué)效果。因此，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目重新調(diào)整的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)改進(jìn)教學(xué)方法，開展引導(dǎo)式、案例式教學(xué)。

在基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)部分，教師可以逐步講解，使學(xué)生能夠盡快掌握軟件的操作。而在完成綜合型、設(shè)計(jì)型和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)，應(yīng)當(dāng)以學(xué)生為主體。教師在教學(xué)過程中，可以運(yùn)用多種教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的興趣和潛能，引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行思考、找出問題關(guān)鍵所在、自主完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。同時(shí)，各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的完成應(yīng)該有一套系統(tǒng)的流程，以“項(xiàng)目分析——硬件選型——硬件電路設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)——項(xiàng)目調(diào)試及驗(yàn)證”組織教學(xué)。學(xué)生以3-5人為一組，設(shè)計(jì)出合理的微控制電路。而在此過程中，學(xué)生分析問題、查閱資料、搭建及調(diào)試硬件電路，通過該實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)為所用，分析并完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)積極、主動學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的能力。

3.優(yōu)化考核方法

以往的考核方式是采取實(shí)驗(yàn)效果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、平時(shí)表現(xiàn)的方法，不利于考核學(xué)生的能力。因此，應(yīng)優(yōu)化考核方法，在考核學(xué)生小組實(shí)驗(yàn)效果的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)考核學(xué)生個(gè)人在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，從而避免個(gè)別學(xué)生組隊(duì)后什么也不做、坐享其成的現(xiàn)象。以便激勵(lì)學(xué)生多動手、多練習(xí)、多思考。

四、總結(jié)

微控制器的應(yīng)用是自動化專業(yè)學(xué)生都應(yīng)掌握的能力，本課程的學(xué)習(xí)有利于學(xué)生參加智能車競賽、電子競賽等比賽，也有利于學(xué)生后續(xù)的生產(chǎn)實(shí)踐和畢業(yè)設(shè)計(jì)，也可為學(xué)生將來從事相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。本文的目的在于改進(jìn)微控制器應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，從而提高該課程的教學(xué)效果，達(dá)到應(yīng)有的教學(xué)目標(biāo)。

[1]林（契）.微控制器應(yīng)用-教學(xué)改革實(shí)踐反思.金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2011,11(3): 27-30.

[2]王用鑫.微控制器技術(shù)課程教學(xué)建議.黑龍江科技信息.2015, 9: 73.

[3]陳啟麗,陳雯柏.工程型智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微控制器技術(shù)課程教學(xué)研究.計(jì)算機(jī)教育.2015,18: 64-66.

In order to improve the teaching quality and effect comprehensive experiment course of micro controller application,teaching method and mode of the course are discussed.Firstly the problems of teaching the experiment of integrated micro controller application are analyzed.And then combined with the industry and students own development needs, effective teaching methods are explored.The reform of teaching methods can fully mobilize the enthusiasm and initiative of students.Practical ability and innovation consciousness of students will be cultivated by this course.

micro controller;practice teaching;teaching reform

上海工程技術(shù)大學(xué)實(shí)踐教學(xué)建設(shè)項(xiàng)目：p201602001。